VKMS示例 ============= VKMS是"Virtual Kernel Mode Setting"的缩写，之所以称他为Virtual KMS, 是因为该驱动不需要真实的硬件，他完全是一个软件 虚拟的"显示设备"，甚至连显示都算不上，因为当它运行时，你看不到任何显示内容。它唯一能提供的就是一个由高精度timer模拟 的VSYNC中断信号。 该驱动存在的真实目的，主要是为了DRM框架自测试。虽然看不到VKMS的显示效果，但是在驱动流程上，它实现了modesetting该有 的基本操作(Modesetting是指在显示器上渲染图像的过程中，调整显示器的分辨率、刷新率、像素格式等参数) 代码存放在drivers/gpu/drm/vkms/目录下 目前VKMS驱动已经集成了如下功能 - Atomic Modeset - VBlank - Dumb Buffer - Cursor & Primary Plane - Framebuffer CRC校验 - Plane Composition - GEM Prime Import 最简单的VKMS驱动 ------------------ :: #include static struct drm_device drm; //用于抽象一个完整的DRM设备 static struct drm_driver vkms_driver = { .name = "vkms", .desc = "virtual kernel mode setting", .date = "2022-8-9", .major = 1, .minor = 0, }; static int __init vkms_init(void) { drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL); drm_register(&drm, 0); return 0; } module_init(vkms_init); 当次驱动注册进内核后，内核会做一下事情 - 创建设备节点: /dev/dri/card0 - 创建sysfs节点: /sys/class/drm/card0 - 创建debugfs节点: /sys/kernel/debug/dri/0 但该驱动目前什么事情也做不了，唯一能做的就是查看该驱动的名字 :: cat /sys/kernel/debug/dri/0/name vkms unique=vkms VKMS驱动添加fops操作接口 ------------------------- :: #include static struct drm_device drm; //用于抽象一个完整的DRM设备 static const struct file_operations vkms_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = drm_open, .release = drm_release, .unlocked_ioctl = drm_ioctl, .poll = drm_poll, .read = drm_read, }; static struct drm_driver vkms_driver = { .fops = &vkms_fops, //增加fops操作接口 .name = "vkms", .desc = "virtual kernel mode setting", .date = "2022-8-9", .major = 1, .minor = 0, }; static int __init vkms_init(void) { drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL); drm_register(&drm, 0); return 0; } module_init(vkms_init); 有了fops,我们就可以对card0进行open/read操作了。同时可以进行一些ioctl操作了，但是只限于drm相关的只读操作且不需要调用 相关回调函数的操作。 到目前为止，凡是和Modesetting相关的操作，还是操作不了 添加drm mode objects ------------------------- :: #include static struct drm_device drm; //用于抽象一个完整的DRM设备 //增加drm mode object static struct drm_plane primary; static struct drm_crtc crtc; static struct drm_encoder encoder; static struct drm_connector connector; //增加drm mode object对应的回调函数结构体 static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs; static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs; static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs; static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funs; static const u32 vkms_formats[] = { DRM_FORMAT_XRGS8888, }; static void vkms_modeset_init(void) { drm_mode_config_init(&drm); //初始化KMS框架,本质上是初始化drm_device中mode_config结构体 //最后初始化drm_device中包含的drm_connector， drm_crtc等对象 drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs, vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats), NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL); drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL); drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL); drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL); } static const struct file_operations vkms_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = drm_open, .release = drm_release, .unlocked_ioctl = drm_ioctl, .poll = drm_poll, .read = drm_read, }; static struct drm_driver vkms_driver = { .driver_features = DRIVER_MODESET, //添加DRIVER_MODESET标志位，告诉DRM Core当前驱动支持modesetting操作 .fops = &vkms_fops, //增加fops操作接口 .name = "vkms", .desc = "virtual kernel mode setting", .date = "2022-8-9", .major = 1, .minor = 0, }; static int __init vkms_init(void) { drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL); vkms_modeset_init(); drm_register(&drm, 0); return 0; } module_init(vkms_init); 由于上面4个object在创建时，他们的callback funcs没有赋初值，所以真正的modeset操作目前还无法正常运行，不过至少可以使用一些 只读的modeset ioctl了(不需要调用DRM相关回调函数的操作) 添加FB和GEM支持 ------------------- :: #include #include #include #include static struct drm_device drm; //用于抽象一个完整的DRM设备 //增加drm mode object static struct drm_plane primary; static struct drm_crtc crtc; static struct drm_encoder encoder; static struct drm_connector connector; //增加drm mode object对应的回调函数结构体 static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs; static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs; static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs; static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funs; static const u32 vkms_formats[] = { DRM_FORMAT_XRGS8888, }; //定义了一些函数指针，用于管理驱动程序中的显示模式配置 //这些函数指针包括添加和删除连接器、CRTC和编解码器，以及更新显示模式等功能 //这些函数在驱动程序中被调用以进行显示模式的管理和配置 static const struct drm_mode_config_funcs vkms_mode_funcs = { .fb_create = drm_fb_cma_create, //根据给定的帧缓冲参数，创建一个新的帧缓冲设备，并返回其句柄 }; static void vkms_modeset_init(void) { drm_mode_config_init(&drm); //初始化KMS框架,本质上是初始化drm_device中mode_config结构体 //填充mode_config中min_width, max_width, max_height,这些值是framebuffer大小限制 drm.mode_config.max_width = 8192; drm.mode_config.max_height = 8192; //设置mode_config->func指针，本质上是一组由驱动程序实现的回调函数，涵盖KMS中一些相当基本的操作 drm.mode_config.funcs = &vkms_mode_funcs; //最后初始化drm_device中包含的drm_connector， drm_crtc等对象 drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs, vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats), NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL); drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL); drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL); drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL); } static const struct file_operations vkms_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = drm_open, .release = drm_release, .unlocked_ioctl = drm_ioctl, .poll = drm_poll, .read = drm_read, //DRM的GEM对象映射到用户空间，以便用于空间使用 .mmap = drm_gem_cma_mmap, }; static struct drm_driver vkms_driver = { .driver_features = DRIVER_MODESET, //添加DRIVER_MODESET标志位，告诉DRM Core当前驱动支持modesetting操作 .fops = &vkms_fops, //增加fops操作接口 //增加fb相关操作 .dumb_create = drm_gem_cma_dumb_create, //用于创建dumb buffer,也就是一个简单的、未映射的内存区域。 //通常用于测试或者临时存储 .gem_vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops, //用于实现GEM内存管理机制的各种功能 //用户空间程序请求显存时被调用，用于控制显存的访问权限、分配显存 .gem_free_object_unlocked = drm_gem_cma_free_object, .name = "vkms", .desc = "virtual kernel mode setting", .date = "2022-8-9", .major = 1, .minor = 0, }; static int __init vkms_init(void) { drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL); vkms_modeset_init(); drm_register(&drm, 0); return 0; } module_init(vkms_init); 现在可以使用ioctl进行一些标准的GEM和FB操作了 在drm_mode_config结构体中存在一个类型为drm_mode_config_func的回调函数指针结构体，用于驱动程序向内核注册显示器模式 配置。这些函数指针包含添加和删除连接器，CRTC和编码器，以及更新显示模式等功能。 .. note:: drm_mode_config_funcs结构体中fb_create创建一个新的帧缓冲对象，但并不是分配内存，frambuffer不涉及内存的分配与 释放。framebuffer通过访问GEM对象来获取内存区域的物理地址信息。 实现callback funcs并添加Legacy Modeset支持 ---------------------------------------------- :: #include #include #include #include static struct drm_device drm; //用于抽象一个完整的DRM设备 //增加drm mode object static struct drm_plane primary; static struct drm_crtc crtc; static struct drm_encoder encoder; static struct drm_connector connector; static void vkms_crtc_dpms(struct drm_crtc *crtc, int mode) { } static int vkms_crtc_mode_set(struct drm_crtc *crtc, struct drm_display_mode *mode, struct drm_display_mode *adjusted_mode, int x, int y, struct drm_framebuffer *old_fb) { return 0; } static void vkms_crtc_prepare(struct drm_crtc *crtc) { } static void vkms_crtc_commit(struct drm_crtc *crtc) { } static const struct drm_crtc_helper_funcs vkms_crtc_helper_funcs = { .dpms = vkms_crtc_dpms, .mode_set = vkms_crtc_mode_set, .prepare = vkms_crtc_prepare, .commit = vkms_crtc_commit, }; static int vkms_crtc_page_flip(struct drm_crtc *crtc, struct drm_framebuffer *fb, struct drm_pending_vblank_event *event, uint32_t page_flip_flags, struct drm_modeset_acquire_ctx *ctx) { unsigned long flags; crtc->primary->fb = fb; if(event) { spin_lock_irqsave(&crtc->dev->event_lock, flags); drm_crtc_send_vblank_event(crtc, event); spin_unlock_irqsave(&crtc->dev->event_lock, flags); } return 0; } //增加drm mode object对应的回调函数结构体 static const struct drm_plane_funcs vkms_plane_funcs = { .update_plane = drm_primary_helper_update, .disable_plane = drm_primary_helper_disable, .destroy = drm_plane_cleanup, }; static const struct drm_crtc_funcs vkms_crtc_funcs = { .set_config = drm_crtc_helper_set_config, .page_flip = vkms_cetc_page_flip, .destroy = drm_crtc_cleanup, }; static const struct drm_encoder_funcs vkms_encoder_funcs; static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funs; static const u32 vkms_formats[] = { DRM_FORMAT_XRGS8888, }; static int vkms_connector_get_modes(struct drm_connector *connector) { int count; count = drm_add_modes_noedid(connector, 8192, 8192); drm_set_preferred_mode(connector, 1024, 768); return count; } static struct drm_encode *vkms_connector_best_encoder(struct drm_connector *connector) { return &encoder; } static const struct drm_connector_helper_funcs vkms_conn_helper_funcs = { .get_modes = vkms_connector_get_modes, .best_encoder = vkms_connector_best_encoder, }; static const struct drm_connector_funcs vkms_connector_funcs = { .dpms = drm_helper_connector_dpms, .fill_modes = drm_helper_probe_single_connector_modes, .destroy = drm_connector_cleanup, }; static const struct encoder_funcs vkms_encoder_funcs = { .destroy = drm_encoder_cleanup, }; //定义了一些函数指针，用于管理驱动程序中的显示模式配置 //这些函数指针包括添加和删除连接器、CRTC和编解码器，以及更新显示模式等功能 //这些函数在驱动程序中被调用以进行显示模式的管理和配置 static const struct drm_mode_config_funcs vkms_mode_funcs = { .fb_create = drm_fb_cma_create, //根据给定的帧缓冲参数，创建一个新的帧缓冲设备，并返回其句柄 }; static void vkms_modeset_init(void) { drm_mode_config_init(&drm); //初始化KMS框架,本质上是初始化drm_device中mode_config结构体 //填充mode_config中min_width, max_width, max_height,这些值是framebuffer大小限制 drm.mode_config.max_width = 8192; drm.mode_config.max_height = 8192; //设置mode_config->func指针，本质上是一组由驱动程序实现的回调函数，涵盖KMS中一些相当基本的操作 drm.mode_config.funcs = &vkms_mode_funcs; //最后初始化drm_device中包含的drm_connector， drm_crtc等对象 drm_universal_plane_init(&drm, &primary, 0, &vkms_plane_funcs, vkms_formats, ARRAY_SIZE(vkms_formats), NULL, DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY, NULL); drm_crtc_init_with_planes(&drm, &crtc, &primary, NULL, &vkms_crtc_funcs, NULL); drm_crtc_helper_add(&crtc, &vkms_crtc_helper_funcs); drm_encoder_init(&drm, &encoder, &vkms_encoder_funcs, DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL, NULL); drm_connector_init(&drm, &connector, &vkms_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL); drm_connector_helper_add(&connector, &vkms_conn_helper_funcs); drm_mode_connector_attach_encoder(&connector, &encoder); } static const struct file_operations vkms_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = drm_open, .release = drm_release, .unlocked_ioctl = drm_ioctl, .poll = drm_poll, .read = drm_read, //DRM的GEM对象映射到用户空间，以便用于空间使用 .mmap = drm_gem_cma_mmap, }; static struct drm_driver vkms_driver = { .driver_features = DRIVER_MODESET, //添加DRIVER_MODESET标志位，告诉DRM Core当前驱动支持modesetting操作 .fops = &vkms_fops, //增加fops操作接口 //增加fb相关操作 .dumb_create = drm_gem_cma_dumb_create, //用于创建dumb buffer,也就是一个简单的、未映射的内存区域。 //通常用于测试或者临时存储 .gem_vm_ops = &drm_gem_cma_vm_ops, //用于实现GEM内存管理机制的各种功能 //用户空间程序请求显存时被调用，用于控制显存的访问权限、分配显存 .gem_free_object_unlocked = drm_gem_cma_free_object, .name = "vkms", .desc = "virtual kernel mode setting", .date = "2022-8-9", .major = 1, .minor = 0, }; static int __init vkms_init(void) { drm_dev_init(&drm, &vkms_driver, NULL); vkms_modeset_init(); drm_register(&drm, 0); return 0; } module_init(vkms_init);